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2024년 24회 소방안전관리론 및 화재역학 해설 페이지
1번
고체 가연물의 연소방식이 아닌 것은?
①표면연소
②예혼합연소
③분해연소
④자기연소
②
고체 가연물은 주로 분해연소(목재, 종이), 표면연소(숯, 코크스), 증발연소(황, 나프탈렌), 자기연소(제5류 위험물)의 형태로 연소합니다. 예혼합연소는 가연성 가스나 증기가 공기와 미리 혼합된 상태에서 연소하는 방식으로, 기체 또는 액체의 연소 형태에 해당합니다.
2번
면적이 0.12㎡인 합판이 완전 연소 시 열방출량(kW)은? (단, 평균질량 감소율은 1,800g/㎡·min, 연소열은 25kJ/g, 연소효율은 50%로 가정한다.)
①45
②270
③450
④2,700
①
1. 질량감소율 단위 변환: 1,800 g/(㎡·min) ÷ 60 s/min = 30 g/(㎡·s).
2. 총 질량감소율: 30 g/(㎡·s) × 0.12 ㎡ = 3.6 g/s.
3. 유효연소열 계산: 25 kJ/g × 0.5 (50%) = 12.5 kJ/g.
4. 열방출량(HRR) 계산: 총 질량감소율 × 유효연소열 = 3.6 g/s × 12.5 kJ/g = 45 kJ/s = 45 kW.
3번
내화건축물의 구획실내에서 가연물의 연소 시, 최성기의 지배적 열전달로 옳은 것은?
①확산
②전도
③대류
④복사
④
구획실 화재에서 최성기는 플래시오버 이후 실내 전체가 화염에 휩싸이는 단계입니다. 이 단계에서는 화염, 고온의 연기층, 벽체 등 모든 면에서 방출되는 강력한 복사열이 지배적인 열전달 메커니즘이 됩니다.
4번
최소발화에너지(MIE)에 영향을 주는 요소에 관한 내용으로 옳은 것은? (단, 일반적인 경향성으로 예외는 적용하지 않는다.)
①온도가 낮을수록 MIE는 감소한다.
②압력이 상승하면 MIE는 증가한다.
③산소농도가 증가할수록 MIE는 감소한다.
④MIE는 화학양론적 조성 부근에서 가장 크다.
③
산소 농도가 증가하면 물질의 반응성이 커져 더 적은 에너지로도 점화가 가능해지므로 최소발화에너지(MIE)는 감소합니다. ① 온도가 상승하면 MIE는 감소합니다. ② 압력이 상승하면 MIE는 감소합니다. ④ MIE는 화학양론적 조성 부근에서 가장 작아집니다.
5번
표준상태에서, 5몰(mol)의 프로페인가스(C₃H₈)가 완전연소를 하는데 발생하는 이산화탄소(CO₂)의 부피(m³)는?
①0.336
②0.560
③336
④560
①
1. 프로판 완전연소 반응식: C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O.
2. 몰비: 프로판 1몰이 연소하면 이산화탄소 3몰이 생성됩니다.
3. 생성 CO₂ 몰수: 프로판 5몰이 연소하면 이산화탄소는 5 mol × 3 = 15 mol 생성됩니다.
4. CO₂ 부피 계산: 표준상태에서 기체 1몰의 부피는 22.4L입니다.
따라서 생성되는 CO₂의 부피 = 15 mol × 22.4 L/mol = 336 L. 5. 단위 변환: 336 L = 0.336 m³.
6번
물질을 연소시키는 열에너지원의 종류와 발생되는 열원의 연결이 옳은 것을 모두 고른 것은?
ㄱ. 전기적 에너지 - 유도열, 아크열
ㄴ. 기계적 에너지 - 마찰열, 압축열
ㄷ. 화학적 에너지 - 연소열, 자연발열
①ㄱ
②ㄱ, ㄴ
③ㄴ, ㄷ
④ㄱ, ㄴ, ㄷ
④
ㄱ. 유도열과 아크열은 전기에 의해 발생하는 열이므로 전기적 에너지가 맞습니다.
ㄴ. 마찰과 압축은 물리적인 힘에 의한 것이므로 기계적 에너지가 맞습니다.
ㄷ. 연소와 자연발화(산화, 분해 등)는 화학반응에 의한 것이므로 화학적 에너지가 맞습니다.
따라서 ㄱ, ㄴ, ㄷ 모두 옳게 연결되었습니다.
7번
두께 3cm인 내열판의 한 쪽 면의 온도는 400℃, 다른 쪽 면의 온도는 40℃일 때, 이 판을 통해 일어나는 열유속(W/㎡)은?
(단, 내열판의 열전도도는 0.1 W/m·℃)
①1.2
②12
③120
④1,200
④
푸리에(Fourier)의 열전도 법칙에 따라 열유속(단위면적당 열전달량)을 계산합니다.
열유속 q'' = k × (ΔT / L). 여기서 k는 열전도도(0.1 W/m·℃), ΔT는 온도차(400℃ - 40℃ = 360℃), L은 두께(3cm = 0.03m)입니다.
따라서 q'' = 0.1 × (360 / 0.03) = 0.1 × 12,000 = 1,200 W/㎡.
8번
연소생성물과 주요 특성의 연결로 옳지 않은 것은?
①CO - 헤모글로빈과 결합해 산소운반기능 약화
②H₂S - 계란 썩은 냄새
③COCl₂ - 맹독성 가스로 허용농도는 0.1ppm
④HCN - 맹독성 가스로 0.3 ppm의 농도에서 즉사
④
시안화수소(HCN)는 맹독성 가스가 맞지만, 즉사 농도는 수백 ppm(약 270~300ppm) 수준으로 알려져 있습니다. 0.3ppm은 매우 낮은 농도로, 즉사에 이르게 하는 농도가 아닙니다. 나머지 보기들은 모두 옳은 설명입니다.
9번
다음에서 설명하는 것은?
건축물 내부와 외부의 온도차·공기 밀도차로 인하여 발생하며, 일반적으로 저층보다 고층건축물에서 더 큰 효과를 나타낸다.
①플래시오버
②백드래프트
③굴뚝효과
④롤오버
③
제시된 설명은 **굴뚝효과(Stack effect)**에 대한 정확한 정의입니다. 건물 내외부의 온도차로 인한 공기 밀도차이로 압력차가 발생하여, 마치 굴뚝처럼 공기가 수직으로 이동하는 현상을 말합니다.
10번
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙상 방화구획의 설치 기준 중 ( )에 들어갈 내용으로 옳은 것은?
○ 10층 이하의 층은 바닥면적 (ㄱ)제곱미터(스프링클러 기타 이와 유사한 자동식 소화설비를 설치한 경우가 아님)이내마다 구획할 것
○ 11층 이상의 층은 바닥면적 (ㄴ)제곱미터(스프링클러 기타 이와 유사한 자동식 소화설비를 설치한 경우가 아님)이내마다 구획할 것(다만, 벽 및 반자의 실내에 접하는 부분의 마감을 불연재료로 한 경우가 아님)
①ㄱ: 500, ㄴ: 200
②ㄱ: 500, ㄴ: 300
③ㄱ: 1,000, ㄴ: 200
④ㄱ: 1,000, ㄴ: 300
③
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙 제14조에 따르면, 10층 이하의 층은 바닥면적 (ㄱ)**1,000㎡** 이내마다 구획해야 하고, 11층 이상의 층은 바닥면적 (ㄴ)**200㎡** 이내마다 구획해야 합니다.
11번
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙상 내화구조로 옳지 않은 것은?
①벽의 경우에는 철골철근콘크리트조로서 두께가 10센티미터 이상인 것
②기둥의 경우에는 철근콘크리트조로서 그 작은 지름이 15센티미터 이상인 것(다만, 고강도 콘크리트를 사용하는 경우가 아님)
③바닥의 경우에는 철재의 양면을 두께 5센티미터 이상의 철망모르타르 또는 콘크리트로 덮은 것
④지붕의 경우에는 철골철근콘크리트조
②
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙 제3조에 따르면, 내화구조인 기둥은 작은 지름이 **25센티미터 이상**이어야 합니다. 15cm는 기준에 미달합니다.
12번
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙 및 건축법령상 소방관의 진입창의 기준으로 옳은 것은?
①3층 이상 11층 이하인 층에 각각 1개소 이상 설치할 것. 이 경우 소방관이 진입할 수 있는 창의 가운데에서 벽면 끝까지의 수평거리가 50미터 이상인 경우에는 50미터 이내마다 소방관이 진입할 수 있는 창을 추가로 설치해야 한다.
②창문의 가운데에 지름 30센티미터 이상의 삼각형을 야간에도 알아볼 수 있도록 빛 반사 등으로 붉은색으로 표시할 것
③창문의 한쪽 모서리에 타격지점을 지름 3센티미터 이상의 원형으로 표시할 것
④창문의 크기는 폭 75센티미터 이상, 높이 1.1미터 이상으로 하고, 실내 바닥면으로부터 창의 아랫부분까지의 높이는 80센티미터 이내로 할 것
③
소방관 진입창 기준에 따르면, 파괴하기 쉽도록 창문의 한쪽 모서리에 타격지점을 지름 3cm 이상의 원형으로 표시해야 합니다. ① 설치 대상은 2층~11층, 추가 설치 기준 수평거리는 40m입니다. ② 표시는 지름 20cm 이상의 역삼각형입니다. ④ 창문 크기는 폭 90cm 이상, 높이 1.2m 이상입니다.
13번
내화건축물과 비교한 목조건축물의 화재특성에 관한 설명으로 옳은 것은?
①공기의 유입이 불충분하여 발염연소가 억제된다.
②건축물의 구조와 특성상 열이 외부로 방출되는 것보다 축적되는 것이 많다.
③화재 시 연기 등 연소생성물이 계단이나 복도 등을 따라 상층부로 이동하는 경향이 있다.
④화염의 분출면적이 크고 복사열이 커서 접근하기 어렵다.
④
목조건축물은 건물 자체가 가연물이므로 단시간에 고온으로 치솟고(고온단기형), 개구부 등을 통해 큰 화염이 분출되며 강력한 복사열을 방출하여 소방대원의 접근을 어렵게 합니다. ①, ②는 내화건축물의 특징에 가깝고, ③은 모든 건축물 화재의 공통적인 특징입니다.
14번
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙상 지하층의 비상탈출구의 기준으로 옳은 것은? (단, 주택의 경우에는 해당되지 않음)
①비상탈출구의 유효너비는 0.6미터 이상으로 하고, 유효높이는 1.2미터 이상으로 할 것
②비상탈출구는 출입구로부터 2미터 이상 떨어진 곳에 설치할 것
③지하층의 바닥으로부터 비상탈출구의 아랫부분까지의 높이가 1.1미터 이상이 되는 경우에는 벽체에 발판의 너비가 26센티미터 이상인 사다리를 설치할 것
④피난층 또는 지상으로 통하는 복도나 직통계단까지 이르는 피난통로의 유효너비는 0.75미터 이상으로 하고, 피난통로의 실내에 접하는 부분의 마감과 그 바탕은 불연재료로 할 것
④
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙 제12조에 따르면, ④번이 비상탈출구에 이르는 피난통로의 기준을 정확하게 설명하고 있습니다. ① 유효너비는 0.75m 이상, 유효높이는 1.5m 이상. ② 출입구로부터 3m 이상 이격. ③ 사다리 발판 너비는 20cm 이상입니다.
15번
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙상 피난안전구역의 구조 및 설비 기준으로 옳지 않은 것은? (단, 초고층건축물과 준초고층건축물에 한함)
①피난안전구역의 내부마감재료는 불연재료로 설치할 것
②건축물의 내부에서 피난안전구역으로 통하는 계단은 피난계단의 구조로 설치할 것
③비상용 승강기는 피난안전구역에서 승하차 할 수 있는 구조로 설치할 것
④피난안전구역의 높이는 2.1미터 이상일 것
②
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙 제14조의2에 따르면, 건축물 내부에서 피난안전구역으로 통하는 계단은 **특별피난계단**의 구조로 해야 합니다. '피난계단'은 기준에 미달합니다.
16번
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙상 건축물에 설치하는 계단의 기준 중 ( )에 들어갈 내용으로 옳은 것은? (단, 연면적 200제곱미터를 초과하는 건축물임)
초등학교의 계단인 경우에는 계단 및 계단참의 유효너비는 (ㄱ)센티미터 이상, 단높이는 (ㄴ)센티미터 이하, 단너비는 (ㄷ)센티미터 이상으로 할 것
①ㄱ: 120, ㄴ: 16, ㄷ: 26
②ㄱ: 120, ㄴ: 18, ㄷ: 30
③ㄱ: 150, ㄴ: 16, ㄷ: 26
④ㄱ: 150, ㄴ: 18, ㄷ: 30
③
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙 제15조에 따르면, 초등학교에 설치하는 계단의 기준은 유효너비 (ㄱ)**150cm** 이상, 단높이 (ㄴ)**16cm** 이하, 단너비 (ㄷ)**26cm** 이상입니다.
17번
메테인(methane)의 완전연소반응식이 다음과 같을 때, 메테인의 발열량(kcal)은? (단, 표준상태에서 메테인, 이산화탄소, 물의 생성열은 각각 17.9 kcal, 94.1 kcal, 57.8 kcal이다.)
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + Q kcal
①187.7
②191.8
③201.4
④229.3
②
헤스의 법칙에 따라, 반응열(연소열) = (생성물의 총 생성열) - (반응물의 총 생성열) 입니다.
Q = [ (CO₂ 생성열) + 2 × (H₂O 생성열) ] - [ (CH₄ 생성열) + 2 × (O₂ 생성열) ]. (단, O₂와 같은 원소물질의 생성열은 0입니다.)
Q = [94.1 + 2 * 57.8] - [17.9 + 0] = 211.5 - 17.9 = 191.8 kcal.
18번
제1인산암모늄의 열분해 생성물 중 부촉매 소화작용에 해당하는 것은?
①NH₃
②HPO₃
③H₃PO₄
④NH₄⁺
①
제1인산암모늄(NH₄H₂PO₄, 제3종분말)이 열분해되면 암모니아(NH₃) 가스가 발생합니다. 이 암모니아 가스가 화염 속의 활성 라디칼(H·, OH·)과 결합하여 연쇄반응을 억제하는 부촉매(억제) 소화작용을 합니다. 메타인산(HPO₃)과 오르토인산(H₃PO₄)은 방진 및 탈수탄화 작용을 합니다.
19번
화재 시 발생하는 일산화탄소(CO)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①일산화탄소의 농도는 분해 생성물의 양에 반비례한다.
②공기가 부족할 때 또는 환기량이 적을수록 증가한다.
③셀룰로오스계 가연물 연소 시 또는 화재하중이 클수록 증가한다.
④OH 라디칼은 일산화탄소의 산화에 결정적인 요소이다.
①
일산화탄소(CO)는 가연물의 불완전 연소(분해)로 인해 발생하는 대표적인 분해 생성물입니다. 따라서 분해 생성물의 양이 많을수록 일산화탄소의 농도도 높아지는 경향이 있으므로, 둘은 **비례** 관계에 가깝습니다.
20번
가연성액화가스 저장탱크 주변 화재로 BLEVE 발생 시 Fire Ball 형성에 영향을 미치는 요인이 아닌 것은?
①높은 연소열
②넓은 폭발범위
③높은 증기밀도
④연소 상한계에 가까운 조성
③
BLEVE에 이은 Fire Ball(화구)의 크기와 지속시간은 가연물의 종류와 양, 연소열 등에 따라 결정됩니다. 높은 연소열, 넓은 폭발범위, 화학양론농도에 가까운 조성 등은 더 크고 강력한 Fire Ball을 형성하는 요인입니다. 증기밀도는 가스의 확산 형태에 영향을 주지만, Fire Ball 형성 자체에 미치는 영향은 상대적으로 적습니다.
21번
연소범위(폭발범위)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①불활성 가스를 첨가할수록 연소범위는 좁아진다.
②온도가 높아질수록 폭발범위는 넓어진다.
③혼합기를 이루는 공기의 산소농도가 높을수록 연소범위는 좁아진다.
④가연물의 양과 유동상태 및 방출속도 등에 따라 영향을 받는다.
③
산소 농도가 높아지면 반응성이 커져 더 낮은 농도의 가연물에서도 연소가 가능해지고, 더 높은 농도의 가연물에서도 산소가 충분히 공급되어 연소가 가능해집니다. 따라서 산소 농도가 높을수록 연소범위(폭발범위)는 **넓어집니다**.
22번
연소 시 산소공급원의 역할에 관한 설명으로 옳은 것은?
①염소(Cl₂)는 조연성 가스로서 산소공급원의 역할을 할 수 있다.
②일산화탄소(CO)는 불연성 가스로서 산소공급원의 역할을 할 수 없다.
③이산화질소(NO₂)는 가연성 가스로서 산소공급원의 역할을 할 수 있다.
④수소(H₂)는 인화성 가스로서 산소공급원의 역할을 할 수 있다.
①
산소공급원(산화제)은 자신은 타지 않으면서 다른 물질의 연소를 돕는 물질입니다. 염소(Cl₂), 불소(F₂) 등 할로겐 원소 기체는 강력한 산화력을 가져 산소처럼 조연성 가스로 작용할 수 있습니다. ② 일산화탄소와 ④ 수소는 가연성 가스입니다. ③ 이산화질소는 조연성 가스입니다.
23번
분말소화약제인 탄산수소나트륨 84g이 1기압(atm), 270℃에서 분해되었다. 이 때, 분해 생성된 이산화탄소의 부피(L)는 약 얼마인가?
①11.1
②22.3
③28.6
④44.6
②
1. 반응식: 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂.
2. NaHCO₃ 1몰(84g)이므로, 반응에 참여하는 양은 1mol.
3. 몰비: NaHCO₃ 2몰이 반응하면 CO₂ 1몰이 생성됩니다. 따라서 NaHCO₃ 1몰이 반응하면 CO₂는 0.5몰 생성됩니다.
4. 이상기체 상태방정식(PV=nRT)으로 부피(V) 계산: V = nRT/P = (0.5mol × 0.082L·atm/K·mol × (270+273)K) / 1atm ≈ 22.27L.
24번
가시거리의 한계치를 연기의 농도로 환산한 감광계수(m⁻¹)와 가시거리(m)에 관한 설명으로 옳은 것은?
①감광계수 0.1은 연기감지기가 작동할 정도이다.
②감광계수 0.3은 가시거리 2이다.
③감광계수 1은 어두침침한 것을 느끼는 정도이다.
④감광계수로 표시한 연기의 농도와 가시거리는 비례관계를 갖는다.
①
일반적으로 연기감지기의 작동 농도는 감광계수 0.1 m⁻¹ 부근입니다.
② 가시거리 L ≈ 2/Cs 이므로, Cs=0.3일 때 가시거리는 약 6.7m입니다.
③ 감광계수 1.0은 앞이 거의 보이지 않는 수준입니다.
④ 감광계수와 가시거리는 반비례 관계입니다.
25번
분말소화기의 특성에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①분말소화약제의 분해 반응 시 발열반응을 한다.
②축압식소화기는 소화분말을 채운 용기에 이산화탄소 또는 질소가스로 축압시킨다.
③인산암모늄 소화기의 열분해 생성물은 메타인산, 암모니아, 물이다.
④제3종 분말소화기는 A급, B급, C급 화재에 모두 적응성이 있다.
①
분말소화약제는 화염의 열에 의해 분해되면서 열을 흡수하는 **흡열반응**을 통해 냉각 효과를 나타냅니다. '발열반응'을 한다는 설명은 옳지 않습니다.